ES2248271T3 - Cabezal giratorio con contacto deslizante para una maquina de soldadura electrica por resistencia. - Google Patents
Cabezal giratorio con contacto deslizante para una maquina de soldadura electrica por resistencia.Info
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Abstract
Cabezal giratorio para una máquina soldadora por resistencia para soldadura continua que comprende: - un estator (2); - un electrodo anular que constituye el rotor (3) montado de manera giratoria sobre el estator (2) y coaxial con el mismo; - un dispositivo (4) para la conducción de electricidad a través de un contacto deslizante, situado entre el estator (2) y el rotor (3) y presionado en dirección radial contra al menos uno de ellos por una fuerza elástica; y - conductos (5a, 5b, 6, 7) a través de los cuales un refrigerante fluye en el estator (2), en el rotor (3) y en el dispositivo (4) de conducción por contacto deslizante; el dispositivo (4) de conducción por contacto deslizante comprendiendo al menos un elemento (8) elásticamente flexible que forma un sector radial, situado entre el estator (2) y el rotor (3) y proyectado para quedar permanentemente en contacto con el estator (2) y el rotor (3) de manera de conducir corriente eléctrica de uno al otro; el cabezal estando caracterizadopor el hecho que dicho al menos un elemento (8) elásticamente flexible presenta, en un plano perpendicular al eje (11) de rotación, una forma alargada que se extiende desde el estator (2) hasta el rotor (3) a lo largo de un recorrido de envolvente que gira alrededor del eje (11).
Description
Cabezal giratorio con contacto deslizante para
una máquina de soldadura eléctrica por resistencia.
La presente invención se refiere al sector de las
máquinas de soldadura eléctrica por resistencia y concierne a un
cabezal giratorio para hacer soldaduras continuas en láminas
metálicas, especialmente láminas metálicas delgadas que, a partir de
un estado inicial plano, primero se curvan de manera tal que sus dos
extremos pongan sus bordes enfrentados o apenas superpuestos y luego
se unen para formar elementos tubulares o tubos usados para una
amplia variedad de aplicaciones. La principal aplicación de dichos
elementos tubulares es la fabricación de latas para productos
alimenticios.
Un cabezal de soldadura de este tipo
(especialmente uno que constituye la parte de soldadura que está
situada dentro del elemento tubular a soldar) esencialmente está
compuesto por dos partes componentes separadas. Un componente es un
árbol cilíndrico que está instalado de manera estacionaria y rígida
sobre un brazo de soporte y actúa como órgano estator del conjunto.
El otro es un componente con forma de anillo colocado coaxialmente
sobre el órgano estator y rueda sobre las partes a unir, actuando
así como un electrodo rodante (órgano rotor). Cuando la corriente
eléctrica lo atraviesa, trabaja conjuntamente con un disco de
soldadura, giratorio y complementario, situado fuera de la lata
donde se debe realizar una soldadura continua.
La conducción de la corriente eléctrica a través
del cabezal entre el estator fijo y el rotor móvil se realiza a
través de un dispositivo de conducción eléctrica situado entre esas
dos partes y eléctricamente conectado a las mismas.
Los dispositivos de conducción eléctrica de este
tipo usados en el pasado (por ejemplo, ver la patente de invención
estadounidense 4.188.523) usaban las propiedades conductoras de un
fluido en estado líquido: por ejemplo, mercurio o mezclas eutécticas
de otras substancias químicas.
En los dispositivos de conducción de diseño más
reciente, la corriente eléctrica pasa entre el estator y el rotor a
través de un contacto mecánico deslizan-
te.
te.
Un cabezal de soldadura de este tipo, publicado
en el documento EP 0.459.091 y realizado según el preámbulo de la
reivindicación 1 que está más adelante, esencialmente comprende: un
estator; un electrodo anular que constituye el rotor, montado de
manera giratoria sobre el estator y coaxial con el mismo; un
dispositivo para conducir la electricidad a través de un contacto
deslizante, situado entre el estator y el rotor y presionado en la
dirección axial contra al menos uno de ellos por una fuerza
elástica; y conductos a través de los cuales fluye un refrigerante
en el estator, en el rotor y en el dispositivo de conducción por
contacto deslizante.
También se conoce, a partir del documento JP
10029074, un dispositivo electrodo configurado tipo rodillo
compuesto por dos placas de excitación para obligar a la corriente
eléctrica a fluir de un árbol de excitación a un electrodo de
rodillo. Un Contacto eléctrico de la placa de excitación es formado
hacia una cara deslizante para tener contacto deslizante con caras
de excitación del árbol de excitación. La placa de excitación se
forma por laminación de varias hojas conductoras. En cada placa,
según un corte transversal con forma arco circular, se forma una
parte de deflexión, de manera de tener deformación elástica cuando
una parte central recibe una fuerza de empuje en la dirección
radial.
Cabezales de este tipo han demostrado ser
totalmente satisfactorios para propósitos prácticos. Sin embargo,
son susceptibles de considerables mejoras que son el objeto de la
presente invención.
Por consiguiente, la presente invención tiene
como primer objetivo proporcionar un cabezal de soldadura que
permita intercambiar corrientes más elevadas entre el estator y el
rotor que los cabezales de soldadura pertenecientes a la técnica
conocida sin aumentar el tamaño del cabezal de soldadura en
comparación con cabezales de la técnica conocida del mismo tipo.
Otro objetivo de la presente invención es el de
disipar calor con mayor eficacia, lo cual, combinado con la
corriente de soldadura más elevada, aumenta tanto la productividad
de soldadura como la vida útil del cabezal de soldadura según la
presente invención, con obvias ventajas económicas.
Otro objetivo de la presente invención es el de
proporcionar un cabezal de soldadura donde la corriente eléctrica
pase entre el estator y el rotor sin interrupciones, incluso a altas
velocidades de producción y en presencia de fuertes vibraciones e/o
irregularidades locales de los materiales a soldar.
Otro objetivo adicional de la presente invención
es el de proporcionar un cabezal de soldadura de construcción más
sencilla con respecto a los cabezales de la técnica conocida y que
sea más rápido y fácil de ensamblar y mantener.
Según la presente invención, esos y otros
objetivos se logran mediante un cabezal giratorio para una máquina
para soldadura continua por resistencia según una o varias de las
reivindicaciones que están más adelante.
Las características técnicas de la presente
invención, de acuerdo con los objetivos mencionados con
anterioridad, están expuestas en las reivindicaciones que están más
adelante y las ventajas están ilustradas con mayor claridad mediante
la descripción detallada que sigue, con referencia a los dibujos
anexos, que ilustran realizaciones preferidas de la invención sin
por ello restringir el alcance del concepto inventivo y en los
cuales:
- la figura 1 es un corte transversal axial de un
cabezal de soldadura según la presente invención;
- la figura 2 es un corte transversal a través de
la línea II-II de la figura 1;
- las figuras 3 y 4 son representaciones
esquemáticas de cabezales de soldadura que no corresponden a la
presente invención.
Con referencia a los dibujos anexos, el numeral 1
denota en su totalidad un cabezal giratorio para una máquina
soldadora por resistencia usada en particular para la soldadura
continua de tubos o elementos tubulares hechos inclinando una lámina
metálica delgada, en su origen plana, hasta una forma cilíndrica,
poniendo dos extremos con sus bordes enfrentados o superponiéndolos
y luego uniéndolos.
El cabezal (1) esencialmente comprende: un
estator, denotado en su conjunto con el numeral 2; un rotor,
denotado en su conjunto con el numeral 3; un dispositivo de
conducción eléctrica (4) situado entre el estator y el rotor; y un
sistema de conductos (5a, 5b, 6, 7) para permitir que el
refrigerante fluya a través del cabezal (1).
El estator (2) está realizado mediante un árbol
derecho que se compone de dos partes componentes huecas y separadas
(15) que son coaxiales entre sí. Las partes componentes (15) están
dispuestas rectas y en continuación, estando rígida pero
removiblemente conectadas entre sí mediante una conexión roscada
(24) que comprende un bulón (16) alojado en posición axial.
Cada una de las dos partes componentes (15) tiene
una primera brida (17), con la forma de un disco radial, hecho de
una pieza única con la misma parte componente (15).
En su línea central, en la unión entre las dos
partes componentes (15) del árbol, el estator (2) está equipado con
un collar anular (19). El collar, que está hecho de material de
conducción eléctrica, está vinculado al árbol a través de la fuerza
axial ejercida en contraposición por las partes componentes (15)
cuando el bulón (16) está apretado.
El rotor (3) incluye un electrodo con forma de
anillo (21), engargolado a un par de segundas bridas paralelas (20),
soportadas mediante cojinetes de bolas (18) por las primeras bridas
(17) de las partes componentes (15) del árbol: el anillo (21), por
lo tanto, es coaxial y giratorio sobre el estator (2).
El árbol del estator (2), las segundas bridas
(20) y el anillo (21) juntos delimitan - dentro del cabezal (1) -
una cámara impermeable (22), sellada mediante sellos de labios (23)
colocados entre el árbol del estator (2) y las segundas bridas (20)
del rotor (3). La cámara impermeable (22) se comunica con la parte
externa del cabezal (1) a través de dichos conductos, algunos de los
cuales (5a, 5b) son radiales y otros (6) son axiales, y que se
extienden a través de las dos partes componentes (15) del árbol del
estator (2).
El dispositivo (4) de conducción eléctrica por
contacto deslizante está situado entre superficies cilíndricas,
coaxiales y enfrentadas (9, 10) del estator (2) y del rotor (3) y
esencialmente comprende (figura 2) una cantidad de elementos (8)
elásticamente flexibles, que preferentemente tienen la forma de un
arco de espiral, distribuidos alrededor de un eje común (11) y que
forman uno o varios sectores flexibles que conducen electricidad
entre el estator (2) y el rotor (3) del cabezal (1).
Los elementos (8) elásticamente flexibles están
separados entre sí longitudinalmente. Sus extremos libres (12a)
están situados en contacto deslizante con la superficie externa (10)
del estator (2); mientras que los extremos opuestos (12b) están
unidos colectivamente a un único elemento (14) tubular y periférico
que preferentemente es solidario con el mismo rotor (3).
Los elementos (8) elásticamente flexibles están
colocados arriba y sobresalientes del elemento tubular (14) y son
mucho más espesos en sus extremos libres (12a) que en sus porciones
centrales. Además, los extremos libres (12a) de los elementos (8)
del rotor (3) están configurados de manera tal de presentar una
porción superficial (13) cilíndrica ideada para entrar en contacto
con una porción cilíndrica (13') complementaria de la opuesta
superficie del estator (2).
Gracias a la elasticidad del material con el cual
están hechos los elementos (8) elásticamente flexibles
(preferentemente una aleación especial de cobre), a su forma
espiralada y a su extendida longitud entre los extremos (12a y 12b),
los elementos (8) elásticamente flexibles son extremadamente
flexibles y sus extremos libres (12a) están en constante contacto
elástico con el estator (2).
El resultado es un tipo de contacto sumamente
ventajoso. En efecto, la alta flexibilidad de los elementos (8)
elásticamente flexibles proporciona un contacto que, en términos de
estabilidad de conducción eléctrica, es sumamente estable no
obstante requiera muy poca fuerza de presión. Asimismo, puesto que
la fuerza de presión está distribuida sobre superficies de
deslizamiento relativamente anchas, el desgaste de las superficies
de deslizamiento debido a la presión específica producida por la
fuerza de presión es también muy bajo y ello se traduce en una
consiguiente vida útil más larga del dispositivo de conducción
(4).
El contacto permite que la corriente sea
conducida de manera continua al rotor móvil (3), incluso en
presencia de vibraciones mecánicas o deformaciones del cabezal (1)
debido a causas externas tales como, por ejemplo, variaciones
instantáneas de las cargas de trabajo e/o irregularidades de los
materiales a soldar.
Además, tal como se puede ver claramente en la
figura 2, hay conductos pasantes (7) que se extienden entre
elementos (8) elásticamente flexibles adyacentes y cada uno de ellos
está delimitado por un par de superficies laterales de los elementos
(8) elásticamente flexibles.
El refrigerante que pasa a través de la cámara
impermeable (22) fluye a través de los conductos (7) en una
dirección paralela al eje de rotación (11) del rotor (3). La gran
área superficial de los elementos elásticamente flexibles que entra
en contacto con el refrigerante produce un intercambio de calor muy
intenso y, por ende, con un eficaz enfriamiento del cabezal (1).
Los elementos (8) flexibles descritos arriba
constituyen una primera realización de los sectores elásticos con
efecto radial - que también siguen un recorrido envolvente alrededor
del eje (11) para configurar una forma substancialmente similar a la
de un arco circular o de un arco espiralado - ideados para conducir
corriente entre el estator (2) y el rotor (3). Esto, sin embargo, se
debe considerar como una realización preferida que no restringe el
concepto inventivo.
Observando la figura 3 que muestra un cabezal de
soldadura que no corresponde a la presente invención, se puede
inferir fácilmente que la conducción de corriente entre el estator
(2) y el rotor (3) se podría realizar obteniendo igualmente buenos
resultados mediante sectores elásticos cuyos elementos flexibles (8)
tienen la forma de una sinusoide (en este caso con ramas arqueadas),
que se extiende a lo largo de una línea radial (30) y/o una línea
que podría seguir un recorrido envolvente desde el centro a la
periferia del cabezal (1) y al mismo tiempo también alrededor del
eje (11). La figura 4 exhibe una vista lateral de otro cabezal de
soldadura que no corresponde a la presente invención, donde los
elementos (8) flexibles del rotor nuevamente tienen una forma de una
sinusoide pero con las ramas paralelas entre sí. En esta
realización, el gran tamaño del extremo libre (12a) que está en
contacto con el estator proporciona un buen contacto con el estator
garantizando al mismo tiempo una larga vida del rotor.
Por lo que concierne a los métodos para fabricar
los elementos flexibles (8), es sumamente ventajosa, y por lo tanto
preferible, la formación en bloques mediante fabricación por
electroerosión a partir de un único elemento tubular (14). Asimismo,
el elemento tubular (14) puede ser una parte integrante tanto del
rotor (3) como del estator (2).
La invención descrita se puede usar para obvias
aplicaciones industriales.
Claims (14)
1. Cabezal giratorio para una máquina soldadora
por resistencia para soldadura continua que comprende:
- un estator (2);
- un electrodo anular que constituye el rotor (3)
montado de manera giratoria sobre el estator (2) y coaxial con el
mismo;
- un dispositivo (4) para la conducción de
electricidad a través de un contacto deslizante, situado entre el
estator (2) y el rotor (3) y presionado en dirección radial contra
al menos uno de ellos por una fuerza elástica; y
- conductos (5a, 5b, 6, 7) a través de los cuales
un refrigerante fluye en el estator (2), en el rotor (3) y en el
dispositivo (4) de conducción por contacto deslizante;
el dispositivo (4) de conducción por contacto
deslizante comprendiendo al menos un elemento (8) elásticamente
flexible que forma un sector radial, situado entre el estator (2) y
el rotor (3) y proyectado para quedar permanentemente en contacto
con el estator (2) y el rotor (3) de manera de conducir corriente
eléctrica de uno al otro;
el cabezal estando caracterizado por el
hecho que dicho al menos un elemento (8) elásticamente flexible
presenta, en un plano perpendicular al eje (11) de rotación, una
forma alargada que se extiende desde el estator (2) hasta el rotor
(3) a lo largo de un recorrido de envolvente que gira alrededor del
eje (11).
2. Cabezal según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente
flexible está configurado similar a por lo menos un arco de
espiral.
3. Cabezal según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente
flexible está configurado similar a por lo menos un arco
circular.
4. Cabezal según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones de 1 a 3, caracterizado por el
hecho que el elemento (8) elásticamente flexible está situado entre
superficies coaxiales enfrentadas (9, 10) del rotor (3) y del
estator (2).
5. Cabezal según las reivindicaciones de 1 a 3,
caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente
flexible varía su espesor a lo largo de su extensión
longitudinal.
6. Cabezal según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que
el elemento (8) elásticamente flexible es solidario con el rotor (3)
y está en contacto con la superficie externa (10) del estator
(2).
7. Cabezal según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones de 1 a 5, caracterizado por el
hecho que el elemento (8) elásticamente flexible es solidario con el
estator (2) y está en contacto con la superficie interna (9) del
rotor (3).
8. Cabezal según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que
comprende una pluralidad de elementos (8) elásticamente flexibles
situados entre el estator (2) y el rotor (3) y distribuidos
alrededor de un eje común (11).
9. Cabezal según la reivindicación 8,
caracterizado por el hecho que el elemento (8) elásticamente
flexible tiene un extremo configurado (12a) con una porción
superficial cilíndrica (13), el extremo (12a) habiendo sido
proyectado para entrar en contacto con una opuesta porción
superficial cilíndrica complementaria (13') del rotor (3).
10. Cabezal según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho que los elementos (8)
elásticamente flexibles están colocados arriba y sobresalientes de
un único elemento (14).
11. Cabezal según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho que el elemento (14) individual es
una parte integrante del rotor (3).
12. Cabezal según la reivindicación 10,
caracterizado por el hecho que el elemento (14) individual es
una parte integrante del estator (2).
13. Cabezal según una cualquiera de las
precedentes reivindicaciones, caracterizado por el hecho que
los conductos (7) se extienden entre elementos (8) elásticamente
flexibles adyacentes y cada uno de ellos está delimitado por un par
de superficies laterales de los elementos (8) elásticamente
flexibles.
14. Cabezal según la reivindicación 13,
caracterizado por el hecho que los conductos (7) pueden ser
atravesados por un refrigerante que fluye en una dirección paralela
al eje de rotación (11) del rotor (3).
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